AYIRICILAR 1. GÖREVİ VE YAPISI Ayırıcılar, orta ve yüksek gerilim sistemlerinde devre yüksüz iken açma kapama işlemi yapabilen ve açık konumda gözle görülebilen bir ayırma aralığı oluşturan şalt cihazlarıdır. Uygulamada seksiyoner olarak da bilinir. Son zamanlarda bu ifade kullanılmayarak sadece ayırıcı denilmektedir. Ayırıcılar tesis bölümlerini birbirinden ayırıp bakım ve kontrol işlerinin güvenli bir şekilde yapılmasını sağlar. Ayrıca birden fazla ana bara bulunan sistemlerin açma ve kapama manevralarına hazırlanmasında ve birbirine bağlanmalarında kullanılır. Ayırıcılar ile devreden akım geçerken yani devre yüklü iken açma kapama işlemi yapılmaz. Eğer yapılırsa ayırıcı ve ayırıcıyı açıp kapatan kişi zarar görür. 1.1 Yapısı ve Bölümleri Genel olarak bir ayırıcı; şase, mesnet izolatörleri, sabit kontaklar, hareketli kontaklar, mekanik düzen, kilit tertibatı ve yaylardan oluşur. Resim 1.1 Ayırıcı bölümleri a) Şasi: İzolatörler ve açma kapama mekanizmasının monte edildiği köşebent veya profilden yapılan aksamdır. Ayırıcı şasileri genellikle daldırma galvanizli veya elektrostatik toz boyalı olarak imal edilir. b) Mesnet İzolatörleri: Gerilim altında bulunan bölümden ve topraktan yalıtılmış olup, sabit ve hareketli kontakları tutturmak için kullanılan izolatörlerdir. Bunlar 6 adet olup harici tip ayırıcılar porselenden (20- 25 mm/kV kaçak mesafeli) yapılır. Dahili tip ayırıcılar ise porselen, reçine veya epoksi reçineden imal edilir. c) Sabit Kontaklar: Her faz için 1 tane olmak üzere 3 adettir. Açma kapama sırasında hareket etmeyen kontaklardır. Bu kontaklar anma akımlarına ve kısa devre akımlarına uygun kesitte elektrolitik bakırdan imal edilir. d) Hareketli Kontaklar: Bu kontaklar da 3 adettir. Açma kapama sırasında hareket mekanizması ile hareket eder. Kapama işleminde sabit kontaklarla birleşirler ve devreyi kapatırlar. Hem hareketli hem de sabit kontaklar elektrolitik bakırdan, genellikle gümüş kaplamalı olarak yapılır. e) Mekanik Düzen: Ayırıcının çeşidine göre değişen bu düzenek hareketli kontakların açma kapama için hareketini sağlar. Bunun için kullanılan tahrik milleri 30 mm çaplı galvaniz çelik malzemeden imal edilmekte ve pirinç döküm yataklarda hareket etmektedir. Dönme hareketinin daha kolay olması için bazı modellerde pirinç yataklar gresörlükle donatılmıştır. f) Kilit Tertibatı: Bıçaklı ayırıcılarda, hat ayırıcısı ile toprak bıçağı arasında bulunan ve her ikisinin aynı anda açılıp kapanmasını engelleyen elektrikli veya mekanik düzeneklerdir. Her ayırıcıda yoktur, sadece hat ayırıcılarında bulunur. g) Yaylar: Elektrolitik bobinden yapılmış olan bu yaylar açma kapama işleminin hızlı yapılmasını sağlar. Bu yaylar yük ayırıcılarında ve özel tip ayırıcılarda kullanılır. 1.2 Ayırıcı Kontaklarında İyi Temasın Önemi Ayırıcılar gerilim altında, fakat akım çekilmediği zaman kullanılabilirler. Kapalı durumda iken kısa devre akımlarının elektriksel ve mekaniksel etkilerine dayanacak şekilde tasarlanmıştır. Şayet kontaklar iyi temas etmiyorsa bu etkilere karşı dayanıksız olurlar. Temassızlık ısınma ve ark şeklinde kendisini gösterir. Bu durum ayırıcının kısa sürede deforme olmasına sebep olur. 2. AYIRICI ÇEŞİTLERİ VE ÖZELLİKLERİ 2.1 Monte Edildikleri Yerlere Göre Ayırıcılar Monte edildikleri yerlere göre ayırıcılar; dahili ve harici tip olmak üzere iki çeşittir. a) Dahili Tip Ayırıcılar Dahili tip ayırıcılar bina içerisinde kullanılacakları yerlere göre duvar veya sac hücreler üzerine monte edilir. Ayrıca, mekanik kumanda kolu hücre dışında yapılır. Hücrelerde enerjili kısımlar tel kafesle emniyet altına alınır. Yeni yapılan tesislerde bu ayırıcılar açıkta kullanılmamaktadır, bu ayırıcılar modüler hücre sistemlerinin içinde kullanılmaktadır. b) Harici Tip Ayırıcılar Harici tip ayırıcılar açık hava şartlarında çalışacağı göz önüne alınarak imal edilir. Kumanda mekanizması, ayakta duran bir insanın rahatça açıp kapayacağı şekilde monte edilir. Resim 1.2 Harici tip ayırıcılar 2.2 Yapı Özelliğine Göre Ayırıcılar Yapı özelliğine göre ayırıcılar; bıçaklı, döner izolatörlü ve yük ayırıcıları olmak üzere üç çeşittir. A- Bıçaklı Ayırıcılar En çok kullanılan ayırıcı çeşididir. Genellikle, orta (35 kV) gerilimde kullanılır. Hareketli kontakları bıçak şekline benzediğinden bu isimle anılır. Bina içine veya dışına monte edilebilir. Açma kapama işlemi yapılırken emniyetli mesafede durmak gerekir. Bıçaklı ayırıcılar; dahili tip, harici tip, toprak ayırıcısı ve sigortalı olmak üzere dört çeşitte üretilirler. a) Dahili Tip Bıçaklı Ayırıcılar: Bu tip ayırıcılar bina içerisinde hücrelere yerleştirilir. Kumanda kolu emniyetli mesafede hücre dışına çıkartılır. Dahili ayırıcılar 10, 15, 30, 45 kV geriliminde ve 400, 630, 1250 ve 1600 amper akımlarda kullanılır. Yapıları basit ve standart bileşenlerden oluşur. Şasi, mesnet izolatörleri, hareketli ve sabit kontakları ve kollu hareket mekanizmaları vardır. Ayırıcı bıçakları profillendirilmiş bakırdan mamuldür. Standart olarak nikel kaplama olup arzu 2 edilirse gümüş kaplamadır (1250 ve 1600 A ayırıcılarının bıçak ve sabit kontakları gümüş kaplıdır.) Ayırıcılar ilave olarak arzu edilirse alttan veya üstten topraklama şalteri ve durum yardımcı şalteri ile teçhizatlandırılır. Şekil 1.1 Dahili tip bıçaklı ayırıcı Alttan topraklı dahili tip ayırıcılarda adi tipteki gibi aynı gerilim ve akımlarda kullanılır. Tek farkları alttan çıkış uçları topraklanmıştır. Ayırıcı açıldığında toprak bıçağı kapatılarak enerjisiz hattın topraklanması sağlanmıştır. Şekil 1.2 Alttan topraklama ünitesi b) Harici Tip Bıçaklı Ayırıcılar: Harici tip bıçaklı ayırıcılar bina dışında açıkta kullanılır (direk üzerinde veya açık hava şalt sahalarında vb.). Bu özelliklerinden dolayı kullanılan malzemeler hava şartları dikkate alınarak ısı, nem ve rüzgâra dayanıklı olarak üretilir. Kumanda kolunun emniyetli mesafede ve ayakta duran bir kişinin açıp kapamasına imkân verecek özellikte olması gerekir. Şekil 1.3 Harici tip ayırıcı (topraklamalı) Hava hatlarının bağlı olduğu ayırıcılarda, hattın enerjisi kesildikten sonra, hatta bulunan elektrik yükünü (kapasitif) toprağa vermek için bıçaklı ayırıcıya bir de topraklama ayırıcısıilâve edilir ve ikisi arasına bir kilit tertibatı konur. Böylece esas ayırıcı açılmadantopraklama ayırıcısı kapanmaz. 3 c) Toprak Ayırıcısı: Bu ayırıcılar enerji nakil hatlarının giriş veya çıkışına kurulur. Dahili ve harici tipte olabilirler. Bunun için hattın enerjisi kesildiğinde hat üzerinde kalan elektriği toprağa boşaltması için toprak bıçağı kapatılır. Bu şekilde hatta emniyetli çalışma için ortam hazırlanmış olur. Topraklayıcılar ve kısa devre topraklayıcıları enerjisiz bırakılan tesis bölümlerinin topraklanmasında ve kısa devre yapılmasında kullanılırlar. Topraklayıcılar, kısa devre darbe akımları 12 kV 'da 125 kA 'e, 17,5 - 24 ve 36 kV 'da 80 kA 'e kadar olan ayırıcılara doğrudan doğruya monte edilebilirler. Resim 1.3 Topraklama ayırıcısı d) Sigortalı Ayırıcılar: Bağlı olduğu devrelerdeki arızaları şebekeye intikal ettirmeyen aşırı akımlarda kontaklarına seri bağlı sigortasını attırmasıyla devreyi açan ayırıcı çeşididir. Atık sigortalara tel sarılmaz, yeni orijinal sigorta ile değiştirilmelidir. Harici ve dahili tipleri vardır. Sigortalı ayırıcılar aşağıdaki yerlerde kullanılırlar: • Köy sapmalarında • Küçük güçlü müşteri sapmalarında • Direk tipi trafoların girişlerinde (400 KVA'e kadar) • Trafo istasyonlarındaki servis trafolarının girişlerinde • Gerilim ve ölçü trafolarının girişlerinde • OG modüler hücrelerde kullanılırlar. Resim 1.4 Sigorta ünitesi Resim 1.5 Sigortalı ayırıcılar 4 B- Döner İzolatörlü Ayırıcılar Hareketli kontaklara bağlı izolatörlere kendi ekseni etrafında istenen açılarda dönebilen ayırıcılardır. Dahili ve harici tipleri vardır. En çok harici tipleri kullanılır. Yüksek ve çok yüksek gerilim trafo merkezlerinde kullanılır. 60 - 154 - 200 - 380 ve 800 kV gerilimlerde kullanılan döner izolatör ayırıcılar iki tipte yapılır. Tek döner izolatörlü ve çift döner izolatörlü ayırıcılardır. a) Tek Döner İzolatörlü Ayırıcılar: Bu tip ayırıcıların izolatörlerinden birisi kendi ekseni etrafında dönebilecek şekilde yapılmıştır. Döner izolatörün üzerinde çıkıntılı bir kontak bulunur. Döner izolatörün kendi ekseni etrafında 900'lik açı ile döndürülerek sabit izolatördeki girintili kontaklara kenetlenir ve ayırıcı da kapatılmış olur. Tek döner izolatörlü ayırıcılar ikiye ayrılır; a) Döner izolatörü ortada ayırıcılar b) Döner izolatörü kenarda ayırıcılar b.1) Mafsalsız düşey kapanan ayırıcı b.2) Pantoğraf ayırıcı b.1.1) Hareketli kontakları düşey pantoğraf ayırıcı b.1.2) Hareketli kontakları yatay pantoğraf ayırıcı Resim 1.6 Tek döner izolatörlü (döner izolatörü ortada) ayırıcılar Resim 1.7 Pantoğraf ayırıcılar b) Çift Döner İzolatörlü Ayırıcılar: Çift döner izolatörlü ayırıcılarda, ayırıcının iki izolatörü kendi ekseni etrafında 900 döndürülerek kapatma işlemi yapılır. Daha çok kışın sert geçtiği yerlerde kontaklar üzerine biriken kar ve buzları kırarak bağlanmasını sağlar. Bu sebeple kışı sert geçen yerlerde tercih edilir. 5 C- Yük Ayırıcıları Kontakların pozisyonu gözle görülebilen normal yüklü devreleri açıp kapayan bazı tiplerinde kısa devre kesme özelliği olmayan bir ayırıcı çeşididir. Kesicilerden tasarruf etmek amacıyla kullanılır. Tek bara sistemlerinde tek güç ayırıcısının bulunduğu yerlerde devresine seri bağlı bir yüksek gerilim sigortası bulunur. Yük ayırıcıları, OG şalt tesislerinde ayırıcılar ve kesiciler arasındaki büyük boşluğu doldurmak gayesiyle geliştirilen cihazlardır. Yük altında açma ve kapama yapabilmelerine karşılık (tipine bağlı olarak, anma açma gücü 6 - 25 MVA), basit ve ekonomik olduklarından geniş bir kullanım sahasına sahiptirler. Yük ayırıcılarının kullanılabileceği bir yerde yanlış bir seçimle kesici kullanmak, lüzumsuz olarak 3 - 5 kat fazla masraf gerektirir. Yay ile çabuk açılma ve çabuk kapatılmalıdır. Açma ve kapama hızı operatörün hareketinden bağımsız ve toplam açma zamanı takriben 0,1 saniyedir. Kapamada önce ana bıçak kontaklar, daha sonra yardımcı çabuk açma kontakları devreye girer. Açmada ise önce ana bıçak kontaklar ve hemen sonra da çok kısa süre yükü üzerine alan çabuk açma kontak çubukları devreden çıkar. Çabuk açma kontak çubuklarının ucuna yüksek ısıya dayanıklı özel sert metal parça ilave edilmiştir. Açma sırasında, bu metal uç ile sabit kontak arasında meydana gelen ark, ark söndürme hücrelerinde söndürülür. Ark söndürme süresi takriben 20- 45 milisaniye 'dir. Küçük akım değerlerinde söndürme cidar soğutma hadisesi ile olur. Daha büyük akım sahasında ise söndürme, basınç hücresinde doğan ve genişleme hücresine itilen söndürme gazı akımında olur. Her şekilde çeşitli söndürme prensiplerinin mantıklı bir kombinasyonu hakimdir. Ark hücreleri kuru sistemdir. Herhangi bir söndürme akışkanı veya tazyikli hava kullanılmadığı için tozunu almaktan başka bir bakım gerekmez. Kumanda genellikle eldedir. Ancak istenirse elektromotor kumandalı olabilir. Son yıllarda SF6 gazlı ayırıcılar da kullanılmaktadır. Şekil 1.4 Dahili tip yük ayırıcısı Şekil 1.5 Üç kutuplu topraklamalı çabuk kapama ve açmalı yük ayırıcısı 6 Resim 1.10 Yük ayırıcıları 1.3 Görevlerine Göre Ayırıcılar Görevlerine göre ayırıcılar; hat ayırıcısı, bara ayırıcısı, toprak ayırıcısı, by-pass ayırıcısı, transfer ayırıcısı, bara bölümleyici ayırıcılar olmak üzere çeşitlere ayrılırlar. Şekil 1.6 Tek bara sistemindeki ayırıcılar 1.3.1 Hat Ayırıcısı Enerji nakil hatlarının giriş veya çıkışlarında beraber kullanıldığı kesici ile hat arasına bağlanır. Beraber kullanıldığı kesici açık iken açma ve kapama yapabilen ayırıcılardır. 1.3.2 Bara Arayıcısı Enerji nakil hatlarının baralara girişinde ve çıkışında kesici ve bara arasına bağlanır. Beraber kullanıldığı kesici açık iken açma kapama yapabilen ayırıcıdır. 1.3.3 Toprak Ayırıcısı Enerjisi kesilmiş devre veya hatların üzerinde kalan artık birikmiş enerjiyi toprağa akıtmaya yarayan ayırıcılardır. Birlikte kullanıldığı kesici ve ayırıcı açıldıktan sonra kapatılabilir. Hatta enerji var iken kapatılamaz. Devrede enerji var iken kapatılmasını önlemek için değişik şekillerde çalışan kilit tertibatları vardır. Bu kilitleme mekanizmaları sayesinde birlikte kullanıldığı kesici ve ayırıcı kapalı iken toprak ayırıcısının kapanması engellenir. Hat ve trafo direklerinde kullanılan ayırıcılar açıldığında enerji olmayan çıkış tarafı topraklanmaktadır. OG modüler hücre sistemlerinde bulunan ayırıcılarda kilitleme mekanizmaları sayesinde, topraklama ayırıcısı diğer ayırıcılar açık iken kapatılamaz. 7 1.3.4 By-pass Ayırıcısı Tek bara sisteminde devreden enerji çekilir iken, beraber kullanıldığı kesici kapalı iken, açıp kapatılabilen ve kesiciye paralel olarak bağlanan ayırıcılardır. Kesicinin bakıma alındığı veya arıza yaptığı durumlarda baraya enerji vermeye yarar. Kesici arızalandığında ve bakıma alındığında kesici gibi kullanılarak devreye enerji veren bir yük ayırıcısıdır. 1.3.5 Transfer Ayırıcısı Çift bara sisteminde, ana bara ile yedek barayı (transfer bara) birbirine bağlayanayırıcılardır. Ait olduğu kesici kapalı iken açılıp kapatılan ayırıcıdır. Fiderin kesici veayırıcıları, arıza yaptığı veya bakıma alındığı zamanlarda, enerjinin sürekliliğini sağlamak için transfer bara üzerinden fiderin (çıkış besleme) beslenmesini sağlar. 1.3.6 Bara Bölümleyici Ayırıcılar Aynı gerilimli baraların birleştirilmesinde veya ayrılmasında kullanılan ayrıcılardır. Şekil 1.7 Bara bölümleyici ayırıcısı 1.4. Kumanda Şekillerine Göre Ayırıcılar Kumanda şekillerine göre ayırıcılar; elle kumandalı, mekanik kumandalı, elektrik motoru ile kumandalı ve basınçlı hava ile kumandalı olarak çeşitlere ayrılır. a) Elle Kumandalı Ayırıcılar: Emniyet mesafesi fazla olan bazı ayırıcılarda açma kapama işlemi yapılırken mekanik hareketi sağlayan kol uzaktan bir ıstaka (fiber malzemeden yapılmış, ucu kancalı uzun sopa şeklinde bir alet) ile hareket ettirilir. Resim 1.11 Elle kumandalı (ıstankalı) ayırıcı b) Mekanik Kumandalı Ayırıcılar: Açma kapama işlemi için hareketi sağlayan, düzenin çalışması 30 mm çapında ve 3 m boyunda galvanizli çelik malzeme yardımıyla elle yapılan ayırıcılardır. Bazılarında bu mekanik düzenek dişlilerle hareketin iletildiği bir sistemdir. 8 c) Elektrik Motoru ile Kumandalı Ayırıcılar: Ayırıcının açma kapama işlemini yapan mekanizmanın hareketi bir elektrik motoruyla sağlanır. Elektrik motoru bir yönde çalıştırıldığında ayırıcı kapanır. Diğer yönde ayırıcı açılır. Motorlu kumandalı sistemlerde motorun hareketi özel bir dişli sistemi vasıtasıyla çıkış miline iletilir. Motor ve dişli sistemi, yardımcı kontak takımı ile birlikte dış tesirlere karşı korunmuş ve ısıtıcılı bir kutu içine yerleştirilmiştir. Kullanılan motorlar DC veya AC motor olabilir. Enerji kesilmelerinde elle kumanda edilebilir. Resim 1.12 Ayırıcı kumanda motoru d) Basınçlı Hava ile Kumandalı Ayırıcılar: Ayırıcının açma kapama işlemini yapan mekanik düzenek (pnomatik) bir sistemle hareket ettirilir. Bu sistemin düz çalışmasıyla ayırıcı kapanır. Ters çalışmasıyla ayırıcı açılır. 1.5 Ayırıcı Etiket Değerleri Bir ayırıcının etiketinde genelde bulunması gereken bilgiler şunlardır: Tip: İmalatçının standartlarına göre belli harf veya rakamlardan oluşur. Ayrıca ayırıcının cinsini ve yapısını belirler. Nominal gerilim (Un) : Ayırıcının devamlı çalışabileceği maksimum gerilim değeridir. Nominal akım (In): Ayırıcının kontakları üzerinden sürekli olarak geçirebileceğimiz, akım değeridir. Kısa devre akımı (Ik): Ayırıcının belli zaman aralıkları için verilen maksimum kısa devre akımın değerleridir. Dinamik kuvvetler akımı: Ayırıcının dinamik kuvvetlere maruz kalabileceği değerdir. Maksimum işletme gerilimi: Ayırıcının kısa bir süre için çalışabileceği maksimum gerilim değeridir. Firma ismi, üretim seri no, imalat yılı: Dahili ve harici tip ayırıcıların özelliklerini belirlemek için bazı değerlerin bilinmesi gerekir. Bunlar anma gerilimi, anma akımı, anma kısa devre akımı, kullanma yeri ve tipidir. Ayırıcıların isimleri, özelliklerini belirten harfler ve rakamlar ile anılır. Bu isimlerde bulunan harfler ve rakamlar şunlardır. (Tablo 1.3.) Tablo 1.3 Ayırıcı özellikleri (harf ve rakamlar) Örneğin; TADS 12/ 20 isimli ayırıcının özellikleri: T- Trifaze, A- Ayırıcı, D- Dahili, S- Sigortalı 12- 1250 A, 20- 20 kV 9 1.6. Ayırıcı Açma Kapama İşlem Sırası Ayırıcılar ile devreden akım geçerken, yani devrede yük var iken açma kapama işlemi yapılmaz. Eğer yapılırsa ayırıcı ve ayırıcıyı açıp kapatan kişi zarar görür. Bu sebeple açma kapama işlemi yapılırken ilk önce ayırıcı açılıp kapatılmaz. Kesici veya ayırıcılar ile yapılan işlemler manevra olarak tanımlanır. Açma kapama işlemi yapılırken şu işlem sırası takip edilir; ► İlk önce kesici açılır. ► Daha sonra kesicinin giriş ve çıkışındaki ayırıcılar açılır. ► Kapatılırken bu işlemin tersi olarak ilk önce ayırıcılar kapatılır. ► Daha sonra kesici kapatılarak devreye enerji verilir. ►Kesici yoksa alıcıların yükü devreden çıkarılır, sonra ayırıcı açılır. Ayrıca, ayırıcı açma kapama işleminde şu hususlara dikkat edilmelidir; • Kesicinin açık veya kapalı pozisyonu, güvenli bir konum göstergesi ile tanımlanabilmelidir. • Kesici mekanizması üzerindeki açık ya da kapalı konum bilgisinin, yardımcı devre ile beslenen ışıklı (açık veya kapalı) konum bilgisi ile eşleştiği kontrol edilmelidir. • Ancak, kesicinin her üç küvetinin içindeki hareketli kontakların, itici mekanizma ile tahrik edildiği ve konum bilgisinin en azından bir faz için doğru olmayabileceği unutulmamalıdır. • Hava yalıtımlı metal mahfazalı YG. hücrelerinde de kullanılan bazı tip ayırıcılar dahil, klasik yöntemle tesis edilen (eski tesislerde) kullanılan ayırıcılar, açıldıklarında enerji devresini minimum mesafede güvenli bir biçimde ayırdığı kontrol edilmelidir. • Ayırıcının güvenli ayırma mesafesinin tesis edilen mekanik kumanda düzeni ile ilgili olacağı unutulmamalı, kumanda kolunun açık konuma gelmiş ve ayırıcı bıçaklarının güvenli mesafede uzaklaşmış olduğu gözle kontrol edilmelidir. • Hava yalıtımlı metal mahfazalı YG. hücrelerinde de kullanılan bazı tip ayırıcılar dahil, klasik yöntemle tesis edilen ve kullanılan ayırıcılar, açıldıklarında enerji devresini minimum mesafede güvenli bir biçimde ayırdığı kontrol edilmelidir. • Ayırıcının güvenli ayırma mesafesinin tesis edilen mekanik kumanda düzeni, ayırıcıiticilerinin sağlam ve normal çalışabilmeleri ile olanaklı olacağı unutulmamalı; kumanda kolunun açık konuma gelmiş ve ayırıcı bıçaklarının tamamının güvenli mesafede uzaklaşmış olduğu gözle kontrol edilmelidir. MMMH' de (Metal mahfazalı modüler hücre) bulunan ayırıcı konumlarının gözle izlenmesi mümkün olmadığından, sağlamlığı kontrol edilen kapasitif LED gösterge ile enerjinin üç fazda da olmadığı kontrol edilmelidir. • Tesise enerji verebilecek her kaynaktan gelen irtibatı gözle görünür şekilde ayrılmalıdır. • Kesici ve ayırıcıları açık konumda kilitlemek suretiyle, tesisin yeniden enerjilenmesi riskine yol açabilecek sonuçların ortadan kaldırılması hedefine yönelik olarak alınacak önlemler ardışık olarak yapılmalıdır. • Enerji girişi bölümündeki ayırıcı topraklı ise topraklama bıçaklarının toprak çenelerine iyice sabitlendiğinin görülmesi gerekir. KESİCİLER 2.1. Görevleri ve Çeşitleri 10 Yüksek gerilimli ve büyük akımlışebeke ve tesislerde, yük akımlarını açmaya ve kapamaya yarayan şalt cihazlarına kesici (disjonktör) denir. 2.1.1. Kesici Kullanılma Sebepleri Yüksek gerilimli ve büyük akımlışebekelerde devre açma işlemleri basit yapılı şalterlerle yapılamaz. Yük altında yapılan akım kesme işlemi esnasında arklar oluşmaktadır. Bu arklar, kontaklara zarar vererek kısa zamanda kullanılamaz hale getirmektedir. Bu sebeple yüksek gerilimli ve büyük akımlışebekelerde devre açma ve kapama işlemleri kesicilerle gerçekleştirilir. 2.1.2. Kullanılan Gerilime Göre Kesiciler Kullanıldığı gerilime göre kesiciler; Alçak gerilim (AG) kesicileri Orta gerilim (OG) kesicileri Yüksek gerilim (YG) kesicileri, olmak üzere üç çeşittir. 2.1.3. Alternatif Akımın Açılması ve Ark Olayı Alternatif akım iletiminde devreyi kesmek için kontaklı anahtarlar kullanılır. Kapalı kontaklar açılmak suretiyle akım kesilir. Bu esnada alternatif akımın zamana göre yönü ve şiddetinin değişmesi özelliğine göre kıvılcımlar oluşur. Bu kıvılcımlara ark ya da şerare adı verilir. Kontaklarda oluşan bu arklar söndürülmediği (yok edilmediği) takdirde kontaklara ve bağlı bulunduğu anahtara zarar verir. 2.1.5. Yapısı ve Bölümleri Kesicilerin yapısını oluşturan bölümler ve özellikleri aşağıdaki gibidir. a) Sabit ve Hareketli Kontaklar: Kesicide akımın iletimi ve kesimi için sabit ve hareketli olmak üzere iki tip kontak grubu vardır. Kesici devreye girdiğinde hareketli kontak sabit kontaktan ayrılarak enerjiyi keser. b) Ark Söndürme Bölümü ( Hücresi ): Kontaklarda meydana gelen arkın söndürüldüğü kısımdır. Üretim aşamasında belirlenen yöntemlerle bu kısımda, oluşan arklar söndürülerek kontakların ve kesicinin zarar görmesi önlenerek ömrü uzatılır. c) İşletme Mekanizması Çeşitleri: Kesicilerde işletme ve çalışma esnasında açma ve kapama işlemleri çeşitli mekanizmalarla gerçekleştirilir. Bu mekanizmalar şunlardır; Elle kurmalı yaylı Motorla kurmalı yaylı Basınçlı havalı Elektromanyetik bobinli 2.1.6. Arkın Söndürüldüğü Ortama Göre Kesici Çeşitleri ve Özellikleri 11 Kesicilerin üretimi ve çeşitleri arkın söndürüldüğü ortama göre belirlenir. Kesicilerin gruplandırmasışöyledir; SF6 gazlı kesiciler Vakumlu kesiciler Basınçlı hava üflemeli kesiciler Tam yağlı kesiciler Az yağlı kesiciler Manyetik üflemeli kesiciler A) SF6 Gazlı Kesiciler: Kontaklarda meydana gelen arkın özel bir gaz ile söndürüldüğü kesicilerdir. Elektro negatif bir gaz olan SF6 ( Kükürt Hekzaflorür ) kullanılır. Ark söndürme işlemi, SF6 gazının hareketli kontaktaki piston yardımı ile sıkıştırılıp ark üzerine püskürtülmesi ile gerçekleşir. Hacimlerinin küçük olması, özellikle kapalı mekanlarda kullanıma uygun olması, SF6 gazının iyi bir yalıtkan olması, çok sık bakım gerektirmemesi gibi nedenlerden dolayı OG ve YG sistemlerinde çok kullanılan bir kesici çeşididir. B) Vakumlu Kesiciler: Bu tip kesicilerde ark söndürme işi, havası tamamen boşaltılmış bir vakum tüpünün içinde olmaktadır. Vakum tüpü bulunan hareketli kontağın sabit kontaklardan ayrılması ile kontaklar arasında bir metal buharı arkı oluşur. Bu metal buharı ark sönünceye kadar devam eder ve akım sıfıra düşünce ark söner. Kondanse olan (sıvı hale dönüşen) metal zerrecikleri tekrar kontaklara döner ve böylece kontak malzemesinin aşınması önlenmiş olur. Yüksek performansı, az bakım gerektirmesi ve elektriksel özelliklerinden dolayı OG şebekelerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. C) Basınçlı Hava Üflemeli Kesiciler: Kesicilerin açma ve kapaması anında hareketli ve sabit kontaklarda meydana gelen arkın basınçlı hava yardımı ile soğutulması esasına göre çalışırlar. OG ve YG sistemlerinde dahili ve harici olarak kullanılırlar. Basınçlı havanın temini için hava kompresörleri, yüksek basınçlı havanın dağıtımı, depolanması, hava tankı, boru tesisatı gibi ek donanımlar gerektirir ve çok pahalıdır. Ayrıca açma ve kapama işlemleri de çok gürültülüdür. Bu sakıncalarından dolayı imalattan kaldırılmaktadır. 12 Resim 1.4: Basınçlı hava üflemeli kesici D) Tam Yağlı Kesiciler: Bu kesicilerde kontaklar, trafolarda olduğu gibi içi yağ ile dolu bir kazana yerleştirilmiştir. Fazların hepsi aynı yağ kazanı içerisindedir. Yağın görevi yalıtkanlık sağlamaktan ziyade kontakların açılıp kapanması sırasında oluşan arkı söndürmektir. Hareketli kontak sabit kontaktan ayrılırken devreyi açar ve bu anda meydana gelen ark yağı buharlaştırır (Resim 1. 5). Resim 1. 5: Tam yağlı kesici Oluşan gaz basınçla etrafını iter ve yağda bir karışma meydana gelir. Bu suretle iki kontak arasına taze yağ girerek arkın sönmesi sağlanır. Büyük güçlü olanlarda yağ bir pompa ile devir daim ettirilir. Yağlı kesicilerde kullanılan yağ, trafo yağına benzemekte olup yanma noktası 1500C, donma noktası ise 400C’tır. Tam yağlı kesiciler hantal ve çok fazla izolasyon yağına ihtiyaç gösterdiğinden hacimleri büyük ve ağırdır. Kullanımları pratik olmadığından günümüzde kullanım alanı kalmamıştır. E) Az Yağlı Kesiciler: Tam yağlı kesicilerin geliştirilmişşeklidir. Bu tip kesicilerde her faza ait kontaklar, ayrı izolatör ve hava aralığı ile birbirinden ayrı bulunmaktadır. Ayrıca her faza ait yağ hücreleri de ayrıdır. Boyutlarının küçük ve maliyetlerinin ucuz olmasından dolayı her gerilim kademesinde yaygın olarak kullanılmaktadırlar. F) Manyetik Üflemeli Kesiciler: Bu tip kesicilerde, açma sırasında demir karkas kullanılarak akımın tabii mıknatıs alanışiddetlendirilir ve ark bir yöne itilir. Bu alanın üfleme etkisiyle ark levhalar arasına itilerek dışarı atılır. Burada ark ısı konveksiyonu ve türbulansla soğutulmuş olur. 13 Ark iletken bir yapı olduğundan manyetik alanla yönü değiştirilebilir. Böylece manyetik kuvvet arkın boyunu uzatır, ısısını düşürür ve söndürür. Manyetik üfleme bobinleri, hat akımına bağlı olarak devreye alınır veya çıkartılır. Kontaklar arasındaki ark, bobin sistemine transfer edilerek söndürülmesi sağlanır. Hava üflemeli kesiciler bugün 150 kV ‘a kadar çıkabilmektedir. Hava üflemeli kesiciler ilk bulunan kesicilerdir. Günümüzde nadiren kullanılırlar. 2.1.7. Kesicilerin Birbirlerine Üstünlükleri Arkın söndürüldüğü ortama göre kesicilerin birbirlerine göre bazı üstünlükleri vardır. Bu üstünlükleri şöyle sıralayabiliriz; * SF6 Gazlı Kesicilerin Üstünlükleri Dielektrik dayanım gerilimi, aynı basınçtaki havaya göre üç kat değerdedir, Kayıp faktörü çok küçüktür, Isı iletim kat sayısının yüksek olması, alçak iyonizasyon nedeni ile ısıyı çok çabuk dağıtır ve arkın çok çabuk soğumasını sağlar, Devre kesilirken oluşabilecek tutuşmaları ve buna bağlı aşırı gerilimleri önler, SF6 gazı metallerle kimyasal tepkimeye girmez, SF6 gazı renksiz, kokusuz ve zehirsizdir, Yüksek ark ısısı sonucunda kimyasal olarak ayrışan gaz, tekrar eski haline döndüğü için uzun süre ilave edilmeden kullanılabilir, Onarımı, bakımı kolay ve masrafı azdır, Sahada yalıtım testi için özel cihaz gerektirmez, Boyutu küçüktür, Mekanik dayanımı yüksektir (10. 000 açma kapama). * Vakumlu Kesicilerin Üstünlükleri Mekanizmaları basittir, Açma işlemi için ek teçhizat gerektirmez, Kesme hücresi dışındaki teçhizatın bakım ve onarımı kolaydır, Boyutları küçüktür, Mekanik dayanımı yüksektir (30. 000 açma kapama), Özellikle kapasitif devrelerin kesilmesinde daha uygundur, Yanıcı ve patlayıcı ortamlarda rahatlıkla kullanılabilir. * Basınçlı Hava Üflemeli Kesicilerin Üstünlükleri Açma ve kapama süratli olduğu için kontaklarda ısınma ve yanma olmaz, Fazla bakım gerektirmez, Basit yapılıdır, OG veYG şebekelerinde dahili ve harici olarak kullanılır. * Tam Yağlı Kesicilerin Üstünlükleri Kullanılan yağ, ark söndürme işlevi yanında yalıtımı da sağlar, Kontaklar arasındaki atlama gerilimi yüksektir, Ark söndürme süresi kısadır. 14 * Az Yağlı Kesicilerin Üstünlükleri Boyutu küçüktür, Bakımları kolaydır, Saha yalıtım testi için özel cihaz gerektirmez, Fiyatı ucuzdur, Mekanik dayanımı yüksektir (10. 000 açma kapama). * Manyetik Üflemeli Kesicilerin Üstünlükleri Elektrik akımının manyetik etkisi ile çalışır, Yapısı basit ve ucuzdur, Fazla bakım gerektirmez. 2.1.8. Kesicilerde Aranan Özellikler İdeal bir kesicide aranan özellikler şunlar olmalıdır, Devre açma esnasında oluşan arkları ani olarak söndürmelidir, Kontaklarının açma kapama hızı çok iyi olmalıdır, Arka arkaya seri olarak açma kapama yapabilmelidir, Kontaklar arası atlama gerilimi yüksek olmalıdır, Yangın, patlama ve benzeri tehlikeli durumlara sebebiyet vermemelidir. 2.1.9. Kesici Seçiminde Anma Değerleri Her türdeki kesici için aşağıdaki anma değerlerine dikkat edilmelidir; Anma gerilimi : Kesicinin kullanılacağı şebekenin tam yük altındaki gerilim değeridir. Fazlar arası etkin değer olarak verilir. TS 2687’ye göre 50Hz için gerilim kademeleri; 3,6 – 7,2 – 12 – 17,5 – 24 – 36 kV olarak belirlenmiştir. Anma yalıtım seviyesi : Anma şebeke frekansında; kesicinin toprağa göre, fazları ve açık kontakları arasındaki elektriksel zorlamalara karşı yalıtımını belirten darbe dayanma gerilimi değerleridir. Anma frekansı: Kesicinin çalıştığı şebekenin anma frekansı olup Türkiye için 50Hz’dir. Sürekli anma akımı: Bir kesicinin, bozulmadan sürekli olarak olarak içinden geçebilecek anma frekanslı akımın etkin değeridir. TS 2687’ye göre bu değerler; 400-630800-1250-1600-2000-25003150-4000A olarak verilmiştir. Kısa devre anma kesme akımı: Bir kesicinin anma gerilim değerinde, içinde AC ve DC bileşenleri bulunan kontakların hasar görmeden kesebileceği ve kesici kutbunda arkın oluştuğu andaki arıza akımının etkin değeridir. Anma kısa zaman akımı ve süresi: Bir kesicinin anma kısa zaman akımı, kesici kapalı iken, kısa devre anma kesme akımına eşit bir akımın geçirebildiği ve sıcaklık yükselmesinden hasar görmeden dayanabileceği süredeki akım değeridir. Bu sürenin standardı 1 sn.’dir. Anma kısa devre kapama akımı: Arıza üzerine kapamada oluşan akımın tepe değeri, kapama işlemi sırasında, akımın oluştuğu anı izleyen geçici rejimde, kesicinin bir kutbundaki akımın ilk büyük yarı dalgasının tepe değeridir. Bu değer, kesici plakasında kA olarak ve tepe değeri olarak verilir. Açma süresi : Kesicinin gerilimsiz ve kapalı durumda iken, açma mekanizmasına verilen kumandanın alındığı andan, bütün kutuplarda ark kontaklarının ayrılmasına kadar geçen süredir. Kesme süresi: Bir kesicinin açma süresinin başlangıcı ile ark süresinin bitimi ve ortamın de iyonizasyon olması arasında geçen zaman olarak tanımlanır. Bu değerler, yapımcı firma tarafından verilir. OG’de açma ve kesme zamanları birbirine çok yakındır. Kesme akımı veya gücünün hesabında bu zaman değeri kullanılır. Tekrar kapalı çalışma: Kullanılan kesici, bağlı olduğu şebekede istenilen bir tekrar kapama düzenine göre çalıştırılacaksa, üretici firmaya bildirilmelidir. 15 Boşta hat anma kesme akımı: Hattın boşta açılmasında oluşan kapasitif akımlar, 72,5 kV ve daha yukarı anma gerilimleri için etkili olduğundan TS ’ye göre 36 kV ve daha alt gerilimli kesicilerde sorun yaratmaz. Kısa hat arızaları: TS’ye göre anma gerilimi 52kV ve daha yüksek şebekeler için verildiğinden, OG şebekeleri için sorun yaratmaz. Kesicinin çalıştığı ortam: Kesicinin çalışacağı ortam, seçilmesi için önemli bir etkendir. Kapalı yerde veya açık havada çalıştırılacağı belirtilmelidir. 2.2. Kesicilerin Montaj(Kullanım) Yerleri Kesiciler, kullanım amaçlarına ve özelliklerine göre değişik yerlerde kullanılmaktadır. Şimdi bunları sırasıyla açıklayalım. 1. Şalt Merkezlerinde Üretilen elektrik enerjisinin toplandığı ve dağıtımının yapıldığı elektrik tesislerine şalt merkezleri denir. Şalt merkezlerinde devre açma ve kapama işlemlerinde kesiciler kullanılır. 2. Uzun Havai Hatların Bölünmesinde Santrallerde üretilen enerji; uzak mesafelere havai hatlarla taşınır. Bu havai hatların bölgelere göre ayrılması gerekir. Bu noktalarda, havai hatların bölünmesi ve birbirinden ayrılması amacıyla kesiciler kullanılır. 3. Havai Hat Branşman Noktalarında Elektrik enerjisinin havai hatlarla iletimi sırasında, o hattan beslenen trafo merkezlerinden son alıcıya kadar ulaşan hatlara branşman hatları denir. Bu branşman hatlarının çekildiği noktaların enerji beslemesi veya kesilmesi amacıyla kesiciler kullanılır. 4. Direk Tipi Trafo Merkezlerinin OG Anahtarlama ve Sekonder Korumalarında Bilindiği gibi havai hatlarla taşınan yüksek gerilim, trafo merkezleri ile orta gerilime düşürülür. Direk tipi trafo merkezlerinde enerjinin açılıp kapanmasında ve trafoların sekonder sargılarının aşırı ve kısa devre akımlarına karşı korumalarında kesiciler kullanılır. 5. Geçici Arızaların Sıklıkla Yaşandığı Havai Hat Şebekelerinde Elektrik enerjisinin havai hatlarla iletimi çok farklı yapıdaki coğrafi bölgelerde olmaktadır. Buralarda coğrafi bölgenin yapısına ve hava şartlarına bağlı olarak çeşitli arızalar meydana gelmektedir. Bu arızaların giderilmesi anında güvenli olarak çalışma yapılabilmesi için enerjinin kesilmesi gerekir. Bu tür özelliği olan bölgelerde ve buralardan geçen havai hat şebekelerinde kesiciler kullanılmaktadır. 1.2.6. Bina Tipi Trafo Merkezleri OG Modüler Hücrelerinde Enerjinin dağıtımı için çeşitli trafo merkezleri kullanılmaktadır. Bunlardan biri de bina tipi trafo merkezleridir. Bu merkezler bina şeklinde olabileceği gibi, modüler(kolayca monte edilebilen) hücreler şeklinde de olabilir. Bu tip trafo merkezlerinde de hem enerjinin kesilmesi ve verilmesi hem de kısa devre akımlarına karşı koruma amacıyla kesiciler kullanılır. 3.BARALAR Aynı gerilim ve frekanstaki elektrik enerjisinin toplandığı ve dağıtıldığı üniteye bara denir. Baralar, elektrik enerjisinin kontrol ve kumanda edilmesini sağlayan ünitelerin birbirleriyle irtibatını sağlar. Bu sebeple baralar iletken özelliğe sahiptir. Bara malzemeleri bakır ve alüminyumdan olmak üzere değişik metallerden yapılırlar. Bakır baralar, alüminyum baralara göre %25 daha fazla akım taşıyabilir. 16 3.1. Nerelerde Kullanılırlar? Baralar santrallerde, trafo merkezlerinde, şalt sahalarında, ölçme merkezlerinde, elektrik dağıtım panolarında vb. yerlerde kullanılırlar. Baraların sıklıkla kullanım yeri olan şalt sahalarına bakacak olursak, giren gerilim hatları ile trafo arasında düzgün ve emniyetli bağlantıyı sağlarlar. Çoğunlukla iç tesislerde kullanılan baralar, çelik özlü alüminyum iletken lama şeklindedir. Bu baralar, faz sırasını belirlemek, malzemelerin oksitlenmesini önlemek ve akım yoğunluğunu arttırarak soğutmayı sağlamak için kullanılırlar. 3.2. Kaç Çeşit Bara Sistemi Vardır? Tesislerde üretilen elektrik enerjisinin iletim ve dağıtımı baralar yardımı ile yapılır. Bu sebeple elektrik şebekesinden çekilen yükün durumuna göre bara sistemleri belirlenir. Tek bara sistemi, Çift bara sistemi, yardımcı baralı sistemler, santral içi ihtiyaç baraları olmak üzere 4 çeşit bara sistemi vardır. Bu sistemlerin belirlenmesinde yükün cinsi, miktarı, kullanıldığı yerin özelliği, besleme kaynaklarının sayısı ve enerjinin sürekliliği dikkate alınmalıdır. Elektrik panosunda kullanılan bara örneği. A) Tek Bara Sistemi: Bara sistemleri arasında maliyet bakımından en ucuz olanıdır. Ancak bu bara sisteminde giriş ve çıkışlar aynı baraya ortak olarak bağlanır. Sistem içerisinde veya kesicide meydana gelebilecek bir arıza nedeniyle bütün sistem enerjisiz kalabilir. Enerji sürekliliği yoktur. B) Çift Bara Sistemi: Bir merkezden darbeli yük çeken (değişken miktarda yük çekimi) müşterilerin, düzenli yük çeken müşterileri olumsuz bir şekilde etkilemelerini önlemek amacıyla çift bara sistemi 17 kullanılır. Çünkü bu sistemde her trafo ayrı ayrı baralardan beslenir. Bu sebeple enerji sürekliliğinin gerekli olduğu işletmelerde kullanılır. C) Yardımcı Bara Sistemi: Elektrik enerjisinde çok sık açma kapa yapılan tesislerde, emniyeti sağlamak amaçlı kullanılan sistemdir. Bu sistemde 3 bara mevcuttur. 2 ana bara ve bunlara yardımcı üçüncü baradan oluşan bu sistemde devreye girebilecek alternatif bir bara mevcuttur. Busbar bara sistemleri, elektrik enerjisinin tesis içinde dağıtımını sağlayan modüler bara sistemleridir. Bu sistemlerde baraların genel özelliklerinde bahsettiğimiz gibi alüminyum ve bakırdan oluşurlar. Busbar sistemleri, muhafazası için galvaniz saçtan oluşan gövdeden ve bu gövde içerisinde izole edilmiş baralardan oluşur. İstenilen noktalardan çıkış kutuları ile kesinti yaşamadan enerji alabilme imkanına sahip olan busbar sistemleri, klasik kablo ile dağıtım sistemlerine göre daha çok tercih edilir. Busbar sistemleri galvaniz saçtan yapıldığı için elektriksel ve mekanik dayanımı oldukça yüksektir. Busbar kanal sistemleri ilk olarak 1940 ’lı yıllarda Amerika ’da, yüksek katlı binaların ve üretim fabrikalarındaki ihtiyaçtan dolayı ortaya çıkmıştır. 3.3. Neden Busbar Sistemleri ? 18 Trafo-Pano bağlantılarında, kolon hatlarında, fabrikaların içinde enerji dağıtımlarında var olan yüksek akımların taşınması, çok kalın kesitli, birden çok kablonun paralel bağlanmasıyla sağlanırdı. Bu klasik sisteme bakıldığında kabloların taşınması, şaft boşluklarına yerleştirilmesi, pano ve şalter bağlantıları ve yeni ihtiyaçlara göre bu hatların yeniden şekillendirilmesinin oldukça zor olduğu görülür. Bununla birlikte bu klasik sistemde arıza oluşumunun sık sık yaşanması ve arızanın giderilme işlemleri de oldukça zorlayıcıdır. Öyleki üretim sektöründeki fabrikalar bu klasik sistemde oluşan arızadan dolayı sık sık enerji kesintisi yaşarlar. Bu tür fabrikalarda yaşanabilecek en önemli olumsuzluktur. Bütün bunların yanında bu sistemlerin yüksek maliyeti ve istenilen yerden akım alınamaması da oldukça olumsuz bir durumdur. İşte bütün bu olumsuzluklar modüler busbar enerji dağıtım sistemleri ile çözülmüştür. Busbar sistemi; elektrik iletim ve dağıtımında kolay montaj, uzun ve ekonomik ömür, daha az hat sonu gerilim düşümü, mekanik ve termik dayanıklılık, güvenlik, çıkış alma rahatlığı ve opsiyonu sağlar. * Busbar Sistemlerinin Avantajları ►Busbar sistemi dışarıdan bir yangına maruz kaldığında zarar görmez ve alev almaz. ►Montajı çok basittir. Kablolu sisteme göre montajda % 60 tasarruf sağlar. ►Sistemde hareketli kablo bulunmadığından kabloya bağlı arıza ve kaza ihtimallerini ortadan kaldırır. ►İşletmede her türlü değişikliğe ve sistem üzerinde ek bir bağlantı yapılabilme olanağı barındırır. ►Tesis içerisindeki cihazlara enerji iletimini anında sağlamak mümkündür. ►Basit bir şekilde projelendirilmesi yapılabilir. ►Modüler sistemi sayesinde kolayca sökülüp takılabilir, bütünüyle başka bir yere taşınabilir. ►Ek noktalarından veya çıkış prizlerinden akım alma imkânı verir. Busbar güç dağıtım sistemleri. * Busbar Sistemlerinin Kullanım Alanları Busbar sistemleri büyük sanayi tesisleri, tekstil ve konfeksiyon sektörü, otomotiv sektörü, oteller, alışveriş merkezleri, gökdelenler, atölyeler başta olmak üzere birçok alanda kullanılmaktadır. Özellikle otomotiv sektöründeki punto kaynak makinelerini beslemede, trafodan ana pano beslemesinde, aydınlatma dağıtımlarında sıklıkla kullanılırlar. 19
© Copyright 2024 Paperzz
